堆存eaf不銹鋼渣的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋼渣的處理方法，尤其是一種堆存EAF不銹鋼渣的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 2014年，中國不銹鋼粗鋼產(chǎn)量為2169. 2萬噸，同比增長14. 27%。按每3噸不銹鋼 產(chǎn)生1噸含鉻廢物(主要包括不銹鋼渣、不銹鋼酸洗污泥等）計，含鉻廢物年產(chǎn)生量超過了 700萬噸。目前，不銹鋼主要生產(chǎn)設(shè)備為電爐（Electric Arc Furnace，EAF)和氬氧脫碳爐 (Argon Oxygen Decarburization，A0D)，因此不銹鋼渣主要包括EAF渣和A0D渣。不銹鋼 渣主要元素為0&、51、1%)1、？ 6等，但由于不銹鋼渣中〇等重金屬含量較高，其資源化利用 必須綜合考慮其粉化性、穩(wěn)定性和淋溶性。粉化性主要是由單斜晶0_(^向八面體y-C 2S 的無熱相變過程中約有12%的體積膨脹造成；穩(wěn)定性由f-CaO和f-MgO水解過程中97. 8% 和148%的體積膨脹引起；淋溶性是指不銹鋼渣堆放或尾渣用作建筑材料后在雨水等淋溶 液作用下，Cr等有毒重金屬進入水體的能力。由于鉻等重金屬淋溶，不銹鋼渣的綜合利用 途徑受到制約，少量用于鋼渣水泥和建筑材料制備，而更多不銹鋼渣只能以堆存處理。
[0003] 由于熔煉后期為還原性氣氛，低氧勢控制了金屬和類金屬的氧化，因此EAF不銹 鋼渣中的Cr主要以金屬態(tài)和+3價形態(tài)存在，金屬態(tài)鉻通常與Ni、Fe形成合金，通過細磨 和磁選進行回收，而三價鉻主要存在于Ca-Mg-Al硅酸鹽和尖晶石類礦物。很多學者認為， 不僅在高溫時不銹鋼渣中Cr 3+能夠被氧化成Cr 6+，常溫狀態(tài)下該反應也具備熱力學反應條 件；尤其是物料吸收水分后，CaO水解將生成氧中心更多的Ca(0H) 2，使得親氧性較強的Cr3+ 更容易被氧化為Cr6+，從而增加EAF不銹鋼渣中鉻的淋溶毒性。由于受動力學因素的影響， EAF不銹鋼渣堆存1年后Cr 3+的氧化率在10%左右，大大增強了 EAF不銹鋼渣的淋溶毒性。 因此，合理處置堆存一段時間并含有一定量Cr6+的EAF不銹鋼渣，即堆存EAF不銹鋼渣，是 "三廢"治理領(lǐng)域工作者重點關(guān)注的問題。目前，EAF不銹鋼渣無害化處理主要有三類： (1)高溫還原法：高溫碳還原以焦炭、炭粉、木肩、煤矸石和富營養(yǎng)化藻類渣等做為還原 劑，利用其中含有的過量C和不銹鋼渣進行高溫熔融反應，將渣中Cr6+還原為Cr 3+，最終以 玻璃態(tài)或尖晶石存在，可作為產(chǎn)品回收使用。除了固態(tài)還原劑，也可采用氫、甲烷、一氧化碳 等氣體作為還原劑對Cr 3+進行還原。固相高溫還原往往存在還原不徹底，氣相高溫還原又 存在還原劑為可燃氣體，工藝相對復雜，否則容易造成新的污染。
[0004] (2)濕法還原法：不銹鋼渣與酸性或堿性溶液混合，并向溶液中加入含有硫酸亞 鐵、堿金屬硫化物等還原性物質(zhì)，將Cr 6+還原為Cr3+，并在堿性溶液中沉淀析出Cr (0H) 3以回 收循環(huán)使用。根據(jù)反應條件不同，可分為酸性還原法、堿性還原法和有機磷廢液還原法。這 些方法需要消耗酸堿溶液，并產(chǎn)生新的污水需要處理。
[0005] (3)水泥固化法：將一定量不銹鋼渣粉配加一定量FeS04、FeCl2等添加劑后加入水 泥熟料，加水混合、攪拌、成型和凝固，隨著水泥的水化和凝結(jié)硬化過程，將Cr封存于水泥 硬化體內(nèi)而不溶出，達到穩(wěn)定和無害化的目的。其缺點在于經(jīng)水泥固化后由于鉻渣體積膨 脹，造成水泥和混凝土的安定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無害化的堆存EAF不銹鋼渣的處理方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：其將堆存EAF不銹鋼渣與LF 精煉渣混合，在還原性氣氛下精煉形成精煉終渣，精煉終渣經(jīng)后處理，即可得到處理后的精 煉渣。
[0008] 本發(fā)明所述堆存EAF不銹鋼渣的用量為LF精煉渣和堆存EAF不銹鋼渣總重的 3% ~10%〇
[0009] 本發(fā)明所述精煉溫度為1500°C~1600°C，時間為25~50min。
[0010] 本發(fā)明所述堆存EAF不銹鋼渣經(jīng)干燥、磁選后與LF精煉渣混合。所述堆存EAF不 銹鋼渣在100~120°c下干燥3~6h。
[0011] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：（1)本發(fā)明充分利用了 LF精煉的高溫 和還原性氣氛，使堆存的EAF不銹鋼渣中Cr6+被還原為Cr 3+。
[0012] (2)本發(fā)明充分利用LF精煉渣高A1203含量有利于尖晶石生成的特點，通過LF精 煉高溫還原性氣氛促使堆存EAF不銹鋼渣中Cr 6+還原為Cr 3+，使進入精煉渣的少量Cr203進 入尖晶石被固化和封存，處理后的精煉渣Cr 6+浸出濃度幾微克升，遠低于國家《危險廢物鑒 別標準浸出毒性鑒別》（GB5085. 3-2007)中的標準限值，實現(xiàn)了堆存EAF不銹鋼渣的無害 化處理。
[0013] (3)本發(fā)明工藝簡單，操作簡便，進一步節(jié)約了無害化處理成本。
【具體實施方式】
[0014] 本堆存EAF不銹鋼渣的處理方法采用下述工藝步驟：將堆存EAF不銹鋼渣置于干 燥箱內(nèi)于100~120°c下干燥3~6h后冷卻至常溫，磁選提取磁性物質(zhì)后采用紙質(zhì)或塑料 袋進行包裝，運至精煉車間待用。按照堆存EAF不銹鋼渣用量為LF精煉渣和堆存EAF不銹 鋼渣總重的3%~10%的配比，將袋裝EAF不銹鋼渣與LF精煉渣混合成為混合渣。所述混 合渣加入LF精煉爐，在還原性氣氛下進行精煉，精煉溫度為1500°C~1600°C、精煉時間為 25~50min，精煉過程中，混合渣高溫充分熔化、還原后，形成精煉終渣。LF精煉完成后，精 煉終渣經(jīng)渣罐運送至渣處理車間，采用常規(guī)鋼渣的處理方法進行后處理，得到處理后的精 煉渣。
[0015] 本處理方法中：（1)所述堆存EAF不銹鋼渣來源于EAF工藝生產(chǎn)不銹鋼的鋼鐵企 業(yè)堆場，其主要化學成分和含量如表1所示。
[0016] 表1 :堆存EAF不銹鋼渣的主要化學成分及含量(重量％)
2)所述LF精煉渣的主要化學成分如表2所示。
[0017] 表2 :LF精煉渣的主要化學成分及含量(重量％)
(3)精煉過程中，強還原劑A1的加入能夠使堆存過程氧化生成的Cr6+還原為Cr 3+，甚至 部分還原成金屬鉻而進入鋼液。精煉過程中鉻的還原反應過程見公式（1)和公式（2): 2Al+2Cr03- Cr 203+Al203 ( 1) 2A1+Cr203- 2Cr+Al 203 (2 )。
[0018] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0019] 實施例1 :采集堆存一年以